管线钢管局部屈曲应变分析与计算

针对基于应变的管线设计所使用的管线钢管进行变形能力评价,为基于应变设计地区用的钢管产品标准的指标制订提供技术基础。本文以精确建模的数值仿真计算作为钢管全尺寸弯曲变形试验的有效补充,对钢管进行了屈曲变形行为的研究;针对钢管产品试制中不同的材料性能进行了仿真计算,最终提出:两个与钢管临界屈曲应变相关的应力比指标Rt5.0/Rt1.0和Rt2.0/Rt1.0分别为1.04和1.08。该研究结果为基于应变设计地区使用的钢管标准的制订提供了技术支持。

高钢级管线管试样形状对拉伸试验结果的影响

对不同规格的高钢级大壁厚管线管在不同方向上的条形试样和圆棒试样的拉伸性能进行了试验分析研究,结果表明试样形状对拉伸试验结果有很大影响。对产生差异的原因做了进一步的探讨。最后在试验结果和分析讨论的基础上,对制定管线钢管产品标准(拉伸性能部分)时需要注意的几个方面做了说明,包括试样的形状和尺寸、试样的取样位置、试样的方向和标准中拉伸性能的规定等;建议对高钢级大壁厚管线管采用圆棒拉伸试样,同时对屈强比和延伸率进行适当调整。

螺旋缝埋弧焊管的水压和稳压试验及残余应力

对外径 660mm、壁厚 7 1mm国产内胀成形X60钢级螺旋缝埋弧焊管的未水压、水压后和稳压后 3种管段样品 ,用机械切割应力释放法进行了内外表面残余应力的测试。试验结果分析表明 ,油气输送管出厂前的水压试验以及油气管道施工完毕后的稳压试验均会使螺旋缝埋弧焊管内外表面总体残余应力分布趋于均匀 ,并且明显降低内表面残余应力 ,特别是对呈残余拉应力的焊缝区域作用更大。研究分析认为 ,把我国螺旋缝埋弧焊管水压试验压力从 0 9SMYS提高到1 0SMYS ,甚至接近焊管屈服强度 ,可消除或降低螺旋缝埋弧焊管有害的残余拉应力。

X100管线钢的连续冷却转变

采用热膨胀法获取X100管线钢的CCT曲线,并通过硬度实验,光学显微组织观察,SEM组织观察,TEM组织观察等手段进行分析,深入讨论了X100管线钢的CCT曲线及其在不同冷却条件下的相变规律,研究了X100管线钢不同冷却条件下的组织类型及典型特征,为更好的认识X100管线钢组织-性能之间的关系和推动其工业应用提供重要参考。

X70抗大变形管线钢管的组织结构和形变硬化性能分析

采用金相和电子背散射衍射分析、准静态拉伸及数值模拟方法,研究了X70抗大变形管线钢管的组织结构、形变硬化性能及其可采用的表征方法.结果表明:X70抗大变形管线钢在整个塑性应变区域内不符合Hollomon公式,不具有确定的形变硬化指数n;在管线钢塑性变形的起始阶段n较大,但随着应变增大n快速减小;当总应变达到2.0%之后,形变硬化能力趋于稳定.工程应用中利用Rt1.5/Rt0.5、Rt2.0/Rt1.0和Rt5.0/Rt1.0三个应力比可以较好地描述抗大变形管线钢的形变硬化性能.当Rt1.5/Rt0.5≥1.070、Rt2.0/Rt1.0≥1.025、Rt5.0/Rt1.0≥1.050时,可使钢管压缩侧2倍管径长度上的平均压缩应变大于1.3%.

电弧增材制造工艺及其应用

从丝材电弧增材制造技术的应用出发,重点介绍了埋弧、等离子、熔化极/非熔化极电弧增材制造的工艺特点、商用化设备和产品研发以及未来的应用方向。同时分析了电弧增材制造同焊接、铸造工艺的区别、优势和应用中的问题,为电弧增材制造工艺的选择和应用提供支持。

J55套管射孔开裂分析

详细分析了新日铁生产的J55套管的化学成分、机械性能及金相组织，指出由于化学成分设计不合理以及热轧工艺不当所造成的晶粒粗大、组织不良等是引起套管韧性低劣并导致射孔开裂的主要原因。同时还应用射孔安全韧性判据的研究成果，论证了该J55套管射孔开裂的必然性。

提高非调质套管抗射孔开裂能力的重要措施

油层套管射孔开裂失效事故往往造成巨大的经济损失。套管材质是影响套管射孔开裂的重要因素,其中冲击韧性是决定套管抗射孔开裂能力的关键。通过对采用不同钢种成分、轧制工艺、热处理工艺生产的J55、N80油层套管的试验研究,提出了提高非调质套管抗射孔开裂能力的重要措施:(1)成分设计应降碳、增锰,并严格控制硫含量。对N80套管则应在此基础上添加少量钒来提高韧性并弥补因降碳引起的强度不足;(2)轧管时应注意再加热前的缓冷及温度控制,同时采用张力减径方法进一步提高材料韧性;(3)用在线常化或正火热处理来保证套管具有足够的强韧性配合。

螺旋缝埋弧焊弯管残余应力及使用安全性研究

为探明感应加热控轧钢螺旋缝埋弧焊管弯制后残余应力对使用安全性的影响 ,采用机械切割应力释放法 ,选取外径为 711mm、壁厚为 9 5mm的X60钢级的直管、弯管和热处理后弯管 ,进行内外表面残余应力的测试和力学性能试验。结果表明 ,感应加热控轧钢推制弯管的残余应力较直管明显增加 ,经回火热处理后 ,虽然残余应力状态得到明显改善 ,但强度指标进一步降低。还采用失效评定图技术和PREFIS软件分析了弯管热处理前后的使用安全性 ,指出残余应力对弯管的脆断倾向有较大的影响。据此建议对弯管的推制工艺和热处理去应力工艺展开研究 。

油套管产品质量数据库及决策支持系统的开发

介绍了油套管质量数据库及决策支持系统的基本结构组成、运行环境、主要功能及该系统的作用和意义。该系统的建立，将会在油套管新产品开发、质量评估、失效模式预测以及科学研究等方面发挥重要作用，从而进一步提高我国油套管的生产和使用水平。

环焊缝热影响区断裂韧性分布规律及统计处理方法

利用单边缺口拉伸试验方法对壁厚31.8 mm L485管线钢管环焊接头热影响区进行断裂韧性CTOD(crack tip opening displacement)测试,应用数理统计方法对测试结果进行分布拟合,采用A-D检验和K-S检验,确定了L485管线钢管环焊接头热影响区CTOD的最优分布规律.结果表明,δ_(m)和δ_(0.2)分别服从正态和对数正态分布,并获得了二者的特定分位数CTOD值.对比分析发现,MOTE方法确定的CTOD值在概率分布的5%~10%分位数之间.正态分布10%分位数值(δ_(m))和对数正态分布5%分位数值(δ_(0.2))与BS7910推荐做法保持一致,说明CTOD特征值概率分布函数的分位数法是处理离散断裂韧性合理可行的方法.

对影响管材屈服强度的包申格效应试验分析

螺旋缝埋弧焊管在拉伸试样的制作时会产生与焊管成型过程中变形相反的塑性变形 ,从而引发包申格效应。通过对X6 5钢级板卷以及其制成钢管的同方向拉伸性能试验表明 ,板卷强度水平对包申格效应有着重要影响 ,并给出包申格效应值VBE大小的经验关系式 ,同时还讨论了板卷屈强比对包申格效应的影响。

人工神经网络方法对油层套管射孔结果的预测

油层套管射孔开裂是石油套管应用过程中主要失效模式之一，是多年来一直未能很好解决的问题。在介绍人工神经网络方法的基本原理后，以油层套管射孔开裂为例概述了人工神经网络在油层套管失效模式判别及分类方面的应用。阐述了对油层套管射孔结果预测的三个步骤：第一，对影响油层套管射孔结果的多种理化性能指标进行分析并筛选出主要特征集合；第二，对典型样本进行有监督或无监督的学习训练；第三，利用学习结果对待判样本进行判别预测并提出使用建议。预测实例表明，人工神经网络方法是解决套管射孔开裂问题的一种有效措施。

关于API SPEC 5CT《套管和油管》规范无损检测规定的讨论

讨论了 API SPEC 5CT规范中关于石油套管管体和接箍无损检测方面存在的问题。认为在生产检验中应采用超声、电磁和荧光磁粉等多种无损检测手段,以及具有不同位置、不同方向人工缺陷的标定样管,以保证套管的质量。

影响圆螺纹油套管粘扣因素试验研究

通过对13种不同条件下进行的上卸扣试验分析,阐述了螺纹脂、过扭矩、接箍受外力变形和上扣时错扣等因素对上卸扣试验结果的影响。指出螺纹脂涂抹与否以及螺纹脂质量对套管的上卸扣、密封性能、及粘结倾向影响很大,而上扣扭矩过大、接箍变形、错扣等情况将会造成严重粘扣现象。

螺旋缝埋弧焊管拉伸性能测试中的包申格效应

螺旋缝埋弧焊管在拉伸试样的制作时会产生和焊管成型过程中变形相反的塑性变形,从而引发包申格效应。对X65钢级板卷以及其制成钢管的同方向拉伸性能进行了试验。结果表明:板卷强度水平对包申格效应有着重要影响,并给出包申格效应值VBE大小的经验关系式,同时还讨论了板卷屈强比对包申格效应的影响。最后提出生产和订货中的建议。

灰色关联评估法在套管质量评定中的应用

一种实用的产品质量评估方法———灰色关联评估法,是通过计算待判样本与参考样本之间的关联系数和关联度,并对关联度矩阵进行分析处理,从而得到多质量指标产品的综合评定结果的方法。使用这种方法对9个不同厂家生产的1397mm(5英寸)J—55套管的主要化学成分和力学性能等14项指标进行综合评估,最终给出套管整体质量的相对排序。评估实例表明,灰色关联评估法是一种较为简便、实用和科学的质量评估方法,应用于油井套管的质量评估中是切实可行的。

油气管道工程用大口径TE555增材制造三通的开发

从材料、制造工艺、力学性能、焊接性能、实物爆破试验性能以及无损检测、残余应力等多个方面,介绍了采用电弧增材制造技术开发的-60℃和-40℃的低温环境下油气管道工程用Ф1219 mm大口径TE555增材制造三通。开发的增材制造三通各位置强韧性均匀,无明显的方向性,无厚度效应,特别是具有较好的低温韧性;焊接性能良好,无软化现象;肩部加厚后爆破压力达到57 MPa;经过去应力处理后残余应力大幅度降低;无损检测结果表明增材制造工艺可行,无超标缺欠。增材制造三通在定制化、特殊环境和特殊用途工况情况下,具有较好的推广和应用前景。

X80管线钢焊接热影响区的韧性分析

X80管线钢在焊接过程中,热影响区由于受到焊接过程热的作用,其组织和性能会发生较大的变化。韧性是天然气长输管线的重要性能,采用热模拟技术、现代工程测试手段和显微分析方法,分析了不同热输入参数下X80管线钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)韧性(夏比冲击功和CTOD)的差异及其原因。在一定范围内,较高焊接热输入下CGHAZ的韧性比较低热输入下CGHAZ的韧性明显高,超过一定范围,随着热输入的增加韧性激剧下降。造成不同热输入下韧性差异的根本原因是由CGHAZ显微组织的差异引起的。较低的热输入下CGHAZ中产生了一定量的低碳马氏体,从而导致韧性较差。

焊接热输入对X100管线钢粗晶区组织及性能的影响

采用热模拟技术、显微分析方法和力学性能测试等手段,对X100管线钢在不同焊接热输入下粗晶区的组织及性能的变化规律进行了研究.结果表明,随着焊接热输入的增加,X100管线钢的强韧性降低.当热输入为10kJ/cm左右时,焊接粗晶热影响区的显微组织以贝氏体铁素体和粒状贝氏体为主,这种组织赋予材料以最佳的强韧性水平;当热输入为20kJ/cm左右时,焊接粗晶热影响区的显微组织以粒状贝氏体和准多边形铁素体为主,材料有较好的强韧配合;而当热输入大于30kJ/cm时,由于多边形铁素体增多,材料的强韧性降低.因此可将10～20kJ/cm作为X100管线钢的推荐热输入.